论述土木工程结构设计及荷载

摘要：目前，土木工程结构设计存在结构方式和工作氛围复杂化的情况，与此同时，结构所承受的荷载方式和力度也逐渐开始出现处理方式向多样化的形态发展。为了与土木工程发展的各方面要求相适应，对土木工程结构设计及荷载加以浅析是现在迫切需要解决的事情。本文主要论述了土木工程结构设计及荷载的含义，针对目前所存在的一些结构设计及荷载的问题进行了浅析，同时对于荷载组合设计对结构设计带来的作用加以探讨分析。

关键词：土木工程；结构设计；工程荷载；分析

中图分类号：TB482.2 文献标识码：A 文章编号：

若想确保土木工程整体的质量，我们一定要关注土木工程的结构设计，这就要求我们对于荷载组合结构设计所带来的影响性实施多方面分析。要在施工的每一个过程当中对于荷载因素密切的注意，从而确保科学合理的结构设计，这样才能保证后期的施工在科学、顺利的状态下准时竣工，确保土木工程的质量。

1、 有关土木工程结构设计

所谓的土木工程结构设计，就是指支撑建筑时所采用骨架的形式，抵御各种传递作用力和灾害的方法，以及制造建筑材料的方法和选择建筑大小的标准等。土木工程结构设计具有的特征有可靠性、耐久性、适用性和安全性等。在土木工程设计中，要在符合结构预定功能的基础上，确定出科学的结构形式，即就是进行结构方案的设计。除此之外还要计算荷载、荷载效应以及结构的抗力，也就是需要完成对结构的详细设计。

2、由于土木工程荷载

荷载在土木工程领域体现了一种作用，在相关的文献中，对土木工程的荷载有了这样的定义，即就是在结构上施加的一组分布力或者是集中力，或者是导致结构外加变形的原因，都成为作用力，即就是荷载。在土木工程中，建筑结构在施工和使用的整个过程中所承受的各种直接作用都是荷载。

3、分析土木工程结构设计方法

3.1结构可靠度设计方法

概率论的不断完善和成熟为可靠度设计方法提供了可靠的理论依据，随之有人提出了结构可靠度的设计方法，该种设计方法有三个特点，第一，在设计时根据不同的极限状态进行，主要包括耐久性极限状态、承载力极限状态以及正常使用极限状态；第二，通过数据统计的方法来确定荷载标准值，统计相应的调查数据；第三，依据确定的目标概率来标定抗力系数与荷载。

3.2多系数极限状态设计方法

所谓的结构极限状态，是指保证结构能满足设计规定相关要求的临界状况，如果超过这个状态机构就无法满足设计的要求。结构的极限状态可以分为两类，分别是正常使用极限状态和承载能力极限状态。该种设计方法具有的特征有：第一，明确了在设计时根据不同的极限状态，主要包括正常使用极限状态和承载能力极限状态；第二，根据经验对抗力系数与荷载进行设计的；第三，采用统计的方法度来确定部分荷载与材料的强度，度调查数据统计分析较为明确；第四，根据不同荷载和影响抗力的因素采用不同的系数。

3.3破损阶段设计方法

在上世纪三十年代，苏联相关学者提出了破损阶段的设计方法，这种设计方法的特征有：第一，使用同一个系数对所有的不确定因素进行考虑分析；第二，凭经验确定安全系数；第三，在设计中将材料的塑性能力考虑进去了。

3.4容许应力设计方法

该种设计方法是在十九世纪后期，相关学者提出的基于弹性理论的一种结构设计方法，此种设计方法的特点有：第一，使用同一个系数对所有的不确定因素进行考虑分析；第二，对材料的橄限强度没有统一的标准；第三，靠经验来确定安全系数；第四，不能对材料的塑性能力进行考虑。

4、分析一些常见的荷载效应组合方式

4.1频遇荷载效应控制组合方式

该种荷载效应控制组合方式作为新型的效益控制组合方式的一种，用可变荷载的标准值和比组合值系数的频遇值小的系数相乘，结果就是可变荷载的频遇值。该种荷载效应控制组合方式对结构设计基准期之内可变荷载设计超过其值的大小和次数进行了充分的考虑。由于很多的频遇值还没有统计出来，频遇荷载效应控制方式在目前尚未得到广泛的应用，想要使得该种组合得到大范围的推广和应用短时间内是无法实现的。

4.2准永久荷载效应控制组合方式

该种组合方式在很大程度上类似于以前的长期效应组合，用荷载的标准值和准永久系数相乘的结果就是荷载值，该荷载组合对可变荷载对结构产生作用的长期性进行了充分的考虑。该种组合方式在设计基准期之内，应该将可变荷载超过荷载准永久值的概率控制在大约百分之五十。该种组合方式主要适用于对结构正常使用状态受到荷载长期效应影响进行考虑。

4.3标准荷载效应控制组合方式

该种组合方式在很大程度上类似于以前的短期效应组合，通过此种组合方式可以对普通情况下结构的裂缝和扰度等使用的极限状态问题进行测算。在标准荷载效应控制组合方式中，用标准数据值作为可变荷载，将荷载的分项系数定为1.0，对于可变荷载的组合值系数，根据相关规范中的具体规定进行取值。

5、结构设计受到荷载效应组合设计的影响

5.1系统结构体系受到荷载设计的影响

5.1.1串联结构体系受到荷载设计的影响

根据相关的测算公式可以看出，荷载变化对串联结构体系的可靠性指标所产生的影响比较明显，串联结构体系的可靠性会随着荷载参数的减小而降低。如果荷载参数是负值时，这时串联结构体系的可靠性指标也会成为负值。由此可以看出，对串联结构体系来说，如果结构设计的荷载值较大时，对提高串联结构体系的可靠性的影响不大，但是如果结构设计荷载值过小时，荷载荷载取值发生错误概率变大，串联结构体系的可靠性会呈现出大幅度的降低。而且系统的可靠性会受到串联结构体系中各个元件与荷载可靠性的相关指标的影响，如果两者的相关性越大，系统就会越安全。

5.1.2并联机构体系受到荷载设计的影响

根据相关的测算公式可以看出，相对应串联结构体现来说，荷载参数的变化对并联结构体系的可靠性指标所产生的影响不是很大，如果荷载参数没有出现明显的变化，就可以保证并联结构体系稳定的可靠性。如果并联结构体系中结构设计荷载值过大时，在提高并联结构体系的可靠性方面起不到多大的作用，如果取值过小，并联结构体系的可靠性会不断升高。但是所受到的影响不是很明显，可以将二者的相关性对系统安全所产生的影响忽略掉。

5.2结构件受到荷载设计的影响

荷载的取值就会决定构件的可靠性，如果在设计中荷载取值不正确，根据错误的荷载设计的结构其抗力应该和错误的荷载相一致，这时构件将会受到严重的影响，从相关的计算公式中可以看出，如果结构设计荷载的取值过大时，对提高构件的可靠性所产生的影响不大，但如果结构设计荷载取值过小时，随着发生错误的几率变大构件的可靠性会呈现出大幅度的降低。

结束语

总而言之，在土木工程结构设计中，一定要多方面的对于荷载加以充分的考虑，这是因为荷载设计在非常大的范围上对整个土木工程结构设计有着巨大的影响。为此，要针对在不同的现实状况下对荷载量加以浅析，为不同结构共同施加荷载，通过严谨的科学预算分析，对所有的数据综合解析，对建筑结构所受到荷载作用的影响进行综合评判界定。只有这样才能够减少或是很好的避免因荷载和结构设计不科学而导致的不良状况的出现，从而确保整个工程的质量。

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